المعرفة الرئيسية للتطبيق من فرن AHP Electric Arc

قوة عالية للغاية أفران القوس الكهربائي استخدم الأقواس بشكل رئيسي لتسخين وذوبان الصلب. يشير ما يسمى بالقوس إلى شكل من أشكال التفريغ بين الكاثود والأنود ، والذي ينتج أيونات مع خصائص الجهد المنخفض والتيار العالي والكثافة العالية للطاقة. في عمود القوس ، مع زيادة الطاقة الداخلية ، ستفصل بعض الجزيئات في الذرات ، ثم تأينها بعد أن تكون متحمسًا لتشكيل البلازما. البلازما مختلفة عن الصلبة والسائلة والغاز ، فهي تنتمي إلى الحالة الرابعة للمادة.

درجة حرارة كل جزء من القوس هي 3500-4000 ℃ عند نقطة الكاثود ؛ الأعلى هو 15000-20000 ℃ بالقرب من الكاثود. أعلى ما هو حوالي 6000 ℃ خارج عمود القوس ، وكلما اقتربت من الجانب الداخلي ، كلما ارتفعت درجة الحرارة. يختلف قوس AC عن قوس التيار المستمر حيث يتم استخدام اتجاه الجهد والتغيير الحالي مرتين في كل دورة ، أي تم استخدام مزود طاقة 50 هرتز.

عندما يتناقص التيار ، تميل الجسيمات المشحونة داخل عمود القوس وتميل حالة البلازما إلى الاختفاء. يمكن أن يستمر القوس مع جهد عكسي إضافي والتيار حتى تختفي حالة البلازما. من الأسهل إطفاء قوس AC من قوس التيار المستمر ، والعوامل الرئيسية التي يمكن أن تستقر القوس هي: تيار مرتفع ، قوس قصير ، نسبة التفاعل الكبيرة ، وتردد الطاقة العالي ؛ كلما كان تدفق غاز الفرن أقل ، كلما كان القوس أكثر استقرارًا ؛ كلما زاد ضغط غاز الفرن كلما ارتفع القوس ، كلما كان القوس أكثر استقرارًا ؛ يمكن أن يحسن وجود الخبث أيضًا استقرار القوس ؛ كلما تأثرت بالمجال المغناطيسي الخارجي ، زاد استقرار القوس.

1. قوس من فرن القوس الكهربائي

القوس الكهربائي هو مصدر الحرارة في فرن القوس الكهربائي ، والذي يحدد الظروف الحرارية في الفرن. نظرًا لخصائص القوس نفسه ، فإنه يحدد الخصائص الكهربائية لمعدات فرن القوس الكهربائي. وهذا بدوره يحدد جميع جوانب صناعة الصلب الفرن الكهربائي.

قوس هو ظاهرة تصريف الغاز. عندما يتم تطبيق جهد معين بين القطبين ، يمكن للغاز التفريغ نفسه ، وفي الوقت نفسه ، يكون الغاز بين القطبين مؤينين ، ويظهر عدد كبير من الجزيئات المشحونة - الإلكترونات الحرة والأيونات الإيجابية ، وتوصيل تظهر القناة بين الأقطاب الكهربائية ، وتصل الكثافة الحالية إلى عدة Ka/CM2 ، وتصل درجة حرارة الغاز إلى عدة آلاف من الدرجات المئوية.

2. شروط الاحتراق المستقر للقوس الكهربائي

وفقًا لطبيعة مصدر الطاقة ، يمكن تقسيم ARCs إلى فئتين: DC ARCs و AC ARCs. معظم الأقواس المستخدمة في التطبيقات الصناعية هي أقواس التيار المتردد. الجهد والتيار من قوس AC المثالي هما أشكال موجية من الجيوب الأنفية ، وحجم واستقطاب الجهد والتغير الحالي بشكل دوري مع مرور الوقت.

من أجل ضمان احتراق القوس ، بالإضافة إلى عدد معين من الجزيئات المشحونة ، يلزم أيضًا حقل كهربائي لقوة معينة بين الوجوه النهائية للقطعة الكهربائية ، أي أنه يجب أن يكون هناك جهد قوس حجم معين. يُطلق على الجهد الذي يبدأ فيه القوس في الحرق جهد البداية أو الجهد. بعد أن يتجاوز الجهد الخارجي الحد الأقصى للقيمة ، يبدأ في الانخفاض. عندما ينخفض ​​جهد القوس إلى قيمة معينة ، يتم إطفاء القوس ، ويسمى الجهد في هذا الوقت الجهد القوس الذي يطفئ. نظرًا لتأثير درجة حرارة القوس ، يكون جهد القوس أكبر قليلاً من الجهد الذي يطفئ القوس. بالنسبة لقوس AC عالي الطاقة ، في لحظة انقراض القوس ، لا تنخفض درجة حرارة منطقة القوس بشكل كبير ، ويمكن اعتبارها تقريبًا أن جهد القوس مساويا لجهد انقراض القوس.

إذا كانت التفاعل x = o في الدائرة الخارجية ، فإن تيار القوس والجهد القوس في الطور. عندما يكون الجهد الخارجي U أقل من جهد الانحناء ، يتم إطفاء القوس والتيار هو 0. يمكن رؤيته من المحور الأفقي للوقت أنه ستكون هناك فترة زمنية قبل وبعد تعبر جهد إمدادات الطاقة 0: 00. في هذا الوقت ، يتم إطفاء القوس ، وهو مصدر الاحتراق غير المستقر لقوس AC. من أجل عدم إطفاء القوس ، يلزم وجود محاثة معينة في الدائرة ، أي أنه ينبغي الحفاظ على اختلاف الطور بين تيار القوس وجهد إمداد الطاقة.

يتغير قطبية قوس AC بسرعة أثناء الاحتراق. عندما يتم استخدام قطب الجرافيت ككاثود في نصف الدورة السلبية ، فإنه يحتوي على بقعة الكاثود المستقرة نسبيًا ، والتي من السهل تشكيل قوس مستقر ؛ على العكس من ذلك ، عندما يكون في نصف الدورة الإيجابية ، تكون بقعة الكاثود بسرعة عالية على سطح الفولاذ المنصهر بسبب البخار المخرج من حمام السباحة المنصهر. الدوران ، يصبح شكل القوس غير منتظم. بالإضافة إلى ذلك ، خلال فترة الذوبان ، بسبب وجود الفولاذ البارد ، يقفز القوس باستمرار من تهمة إلى أخرى ، ويتقلب جهد القوس والطول الموجي الحالي بعنف وغير منتظم. جميع الشروط المذكورة أعلاه تؤدي إلى عدم استقرار القوس في ظل ظروف التشغيل. إن التغييرات الحادة في قوس AC أثناء التشغيل تجعل موجة الجهد الحالية وجهد القوس مشوهة على محمل الجد ، مما سيؤدي إلى توليد سلسلة من التوافقيات عالية الترتيب وتقليل جودة إمدادات الطاقة لشبكة الطاقة.

3. قوس كهربائي في فرن القوس الصلب

إذا كان فرن صناعة الصلب قوسًا عالي الطاقة ، فيجب أن يكون للتفاعل في الدائرة خارج القوس بحجم كافٍ وفقًا لذلك. هذا هو تلبية ظروف الدائرة ، بحيث يكون لتيار القوس حجم معين.

في فرن القوس الكهربائي ثلاثي المراحل ، سيتأثر كل قوس الطور بالمجال المغناطيسي الذي أنشأه الأقواس الأخرى ثنائية الطور ، لذلك يتم تحريكه بالقوة الكهرومغناطيسية إلى الجانب الخارجي من نهاية القطب بالقرب من بطانة الفرن وهو القوس تهب. بسبب وجود تأثير النفخ ، يتم تقليل الزاوية بين عمود القوس والسطح المعدني إلى 45 درجة -75 درجة. إذا كان تدفق الهواء ذو ​​درجة الحرارة العالية ، أي أن حشوة القوس ، تندفع نحو جدار الفرن ويرمي جزيئات مثل المعدن والخبث والجرافيت بسرعة عالية ، سيتم تشكيل بقعة ساخنة على جدار الفرن فوق خط الخبث بالقرب من القوس. بسبب أعلى حمولة حرارة هنا ، فهو أيضًا الأكثر مهاجمة كيميائيًا.

يخلق تدفق التيار الكهربائي من خلال الصلب المنصهر مجالًا مغناطيسيًا ويسبب تحريك الصلب المنصهر. على الفرن الكهربائي عالي الطاقة ، يتم نقل حوالي 20 ٪ إلى 30 ٪ من حرارة القوس إلى الفولاذ المنصهر من خلال هذا التأثير التحريك ، وتم نقل الصلب المنصهر في الدقيقة حوالي 9 ٪ من الوزن الكلي.